本刊記者 張 姝

尚鵬：駕馭技術(shù)和轉(zhuǎn)化兩駕馬車

本刊記者 張 姝

在廣東省深圳市南山區(qū)西麗大學(xué)城里，坐落著一幢設(shè)計(jì)現(xiàn)代的灰色大樓，入口處掛著一塊圓形藍(lán)底徽標(biāo)，“中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院”清晰躍然。這是一所與國際接軌、與產(chǎn)業(yè)接軌的新型國家科研機(jī)構(gòu)。幾年的時(shí)間里，這里成為了各界人士（如政府產(chǎn)業(yè)辦、招商局、企業(yè)家、投資人）紛至沓來，慕名造訪的地方。

吸引這些人先后來到此地的理由如出一轍，他們都試圖在這里獲得在未來可以撬動(dòng)骨科醫(yī)療器械領(lǐng)域巨額產(chǎn)業(yè)的技術(shù)杠桿。其中活躍的一個(gè)身影就是中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員尚鵬。

專注輔佐人類骨健康

尚鵬一直以來專注于骨科醫(yī)療器械領(lǐng)域，研究方向主要可分為兩類：一是植入人體的可修復(fù)骨材料；二是植入后的運(yùn)動(dòng)康復(fù)設(shè)備。兩方面在時(shí)間順序上一前一后，緊密關(guān)聯(lián)。當(dāng)骨骼受到病變、外力損傷及腫瘤等因素的影響，不能再承擔(dān)支撐功能和運(yùn)動(dòng)功能時(shí)，就必須通過新型外來材料植入的方式，以代替原來的關(guān)節(jié)軟骨，從而讓骨骼重新承擔(dān)起支撐和運(yùn)動(dòng)的作用，這是第一步；在人工關(guān)節(jié)植入后，必不可缺的要進(jìn)行相應(yīng)的康復(fù)訓(xùn)練。此外還有一種情況下也需要進(jìn)行康復(fù)，就是因其他病變而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)功能受損，比如下肢中風(fēng)導(dǎo)致的偏癱，或因肌肉萎縮而無法行走。

康復(fù)訓(xùn)練不是簡單的活動(dòng)肢體，必須是科學(xué)且有效的。有研究表明，如果病人能夠循序漸進(jìn)地進(jìn)行日常訓(xùn)練，恢復(fù)日常行走及生活功能的可能性將大幅度增加。基于此，尚鵬和其研究團(tuán)隊(duì)逐步開發(fā)了針對(duì)不同部位的康復(fù)機(jī)器人。它們均由軟件和硬件兩部分組成，能夠根據(jù)患者狀態(tài)，個(gè)性化選擇執(zhí)行經(jīng)過多年臨床實(shí)驗(yàn)所獲得的科學(xué)康復(fù)訓(xùn)練方法?！氨热缒硞€(gè)關(guān)節(jié)部位、肌肉要訓(xùn)練多少次，運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度是多少，運(yùn)動(dòng)的頻率是多大，是采用電刺激還是機(jī)械運(yùn)動(dòng)來誘導(dǎo)肌肉增加活性等，我們把這一整套科學(xué)訓(xùn)練方法集成在一個(gè)軟件里，再通過硬件的執(zhí)行使相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)或部位產(chǎn)生科學(xué)合理的運(yùn)動(dòng)，由此來恢復(fù)它的運(yùn)動(dòng)能力”，尚鵬介紹道：“目前的康復(fù)機(jī)器人主要是針對(duì)下肢，但我們慢慢會(huì)繼續(xù)研發(fā)針對(duì)上肢的康復(fù)機(jī)器設(shè)備?！?/p>

其實(shí)，康復(fù)產(chǎn)業(yè)在我國尚且處于起步階段，這與我國注重治療但不重視康復(fù)的理念不無關(guān)系，因此這也是尚鵬關(guān)注這一領(lǐng)域的原因之一。再加之我國已經(jīng)步入人口老齡化階段，有數(shù)據(jù)顯示，目前我國擁有2.12億老齡人口，康復(fù)保健自然成為社會(huì)保障中尤為重要的一部分，“所以我們?cè)卺t(yī)學(xué)上必須先期提供一個(gè)好的方法，以應(yīng)對(duì)老齡社會(huì)所帶來在醫(yī)療保健上的巨額支出”。尚鵬任重而道遠(yuǎn)，為此也付出著不懈的努力，由他針對(duì)老年人而設(shè)計(jì)的“基于手機(jī)藍(lán)牙控制的多生理參數(shù)按摩一體機(jī)“曾獲得中央電視臺(tái)科教頻道”發(fā)明夢(mèng)工廠”節(jié)目的報(bào)道。

助推成果造福大眾

在自己擅長的領(lǐng)域中，尚鵬不斷散發(fā)著光和熱。他曾多次參加、主持國家自然基金項(xiàng)目、“863”項(xiàng)目，獲得國家、省市、地方科研項(xiàng)目資金扶持累計(jì)2000萬元；先后在國際會(huì)議知名刊物發(fā)表54篇學(xué)術(shù)論文，其中SCI論文10余篇，EI論文30余篇；主編、參編科研專著4部；申請(qǐng)、獲批專利50余項(xiàng)。

在亞洲人體關(guān)節(jié)方面，尚鵬及團(tuán)隊(duì)完成了對(duì)樣本的數(shù)據(jù)采集，并基于測(cè)量數(shù)據(jù)開展了運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析研究，并完成了相關(guān)大數(shù)據(jù)的儲(chǔ)備。

在表面改性PEEK人工椎間盤方面，他們已完成人工椎間盤總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、椎間盤材料PEEK表面改性技術(shù)細(xì)胞以及動(dòng)物植入實(shí)驗(yàn)、整體植入后運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性，植入后的應(yīng)力分布、磨損測(cè)試等，并已經(jīng)匯同某上市公司進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作。

在腦血管實(shí)時(shí)介入移動(dòng)式手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)方面，他們同上海交通大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京協(xié)和醫(yī)院及東莞宜安科技股份有限公司合作，針對(duì)心腦血管微創(chuàng)介入手術(shù)，突破了低劑量X線影像平板探測(cè)、三維心腦血管重建、介入導(dǎo)管置入輔助機(jī)構(gòu)、組合導(dǎo)航等關(guān)鍵技術(shù)；研制出心腦血管實(shí)時(shí)介入機(jī)器人樣機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)血管高精度實(shí)時(shí)三維重建以及介入導(dǎo)管在血管中的定位、定向與實(shí)時(shí)引導(dǎo)，借助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管的自動(dòng)置入。目前正在進(jìn)行不少于10例的臨床試驗(yàn)，并申請(qǐng)醫(yī)療器械生產(chǎn)許可證。

據(jù)尚鵬介紹，針對(duì)他們所研發(fā)的人體下肢脊骨系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)康復(fù)機(jī)器人，已有公司投資3億元在國內(nèi)某城市建立運(yùn)動(dòng)康復(fù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地。這樣的規(guī)模在國內(nèi)康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域當(dāng)屬首屈一指，是真正打破了科研和產(chǎn)業(yè)的雙重空白?？茖W(xué)家不同于企業(yè)家，不擅長企業(yè)運(yùn)作，盡管擁有醫(yī)療器械方向豐富的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)和清華大學(xué)EMBA的雙重身份，但面對(duì)科研產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀，尚鵬仍急在心里，“我們拿著國家大量的科研經(jīng)費(fèi)搞研發(fā)，必須使投入科研的資金有所產(chǎn)出！”他的話語堅(jiān)定而中肯。

目前尚鵬所在團(tuán)隊(duì)擁有50余項(xiàng)專利授權(quán)，“我們的研究都比較接地氣，側(cè)重于研究完成后可以形成一個(gè)產(chǎn)品，帶動(dòng)一個(gè)產(chǎn)業(yè)”。在后期產(chǎn)業(yè)化運(yùn)作中，他們多以知識(shí)產(chǎn)權(quán)的形式入股，也就是相當(dāng)于擔(dān)任企業(yè)中CTO一職。而在當(dāng)今“大眾創(chuàng)新，萬眾創(chuàng)業(yè)”的時(shí)代大背景下，尚鵬也表現(xiàn)出對(duì)未來的雄心勃勃，他立志不僅在科研上有所突破，同時(shí)也要圍繞產(chǎn)業(yè)化作出最大的努力，爭取建立起基于我國本土的瞄準(zhǔn)康復(fù)產(chǎn)業(yè)的龍頭企業(yè)。為此，他依然在不斷地學(xué)習(xí)和探索中。

科研腳步繞地球一圈

“作為科研人員來講，在國內(nèi)學(xué)到一定程度后有必要到國外去看看，進(jìn)行學(xué)習(xí)交流，或者深入的工作”，正是出于這樣的原因，尚鵬從清華大學(xué)精密儀器系博士后出站后，便飛往了美國。

高水平學(xué)科交叉的研發(fā)團(tuán)隊(duì),涵蓋機(jī)械、電子、材料、生物、通訊、軟件行業(yè)。

“剛到國外時(shí)很震撼，發(fā)現(xiàn)別人比我們思路更開闊，眼界更廣，關(guān)注問題更全面，所用的方法也更先進(jìn)”。第一站，尚鵬來到了美國西北大學(xué)做博士后。在那里，他主要研究人體褥瘡機(jī)理，以及輪椅改進(jìn)的方法?！澳莻€(gè)時(shí)代美國有很多癱瘓病人，坐輪椅的人很多，而久坐后很容易形成褥瘡，我們的項(xiàng)目就是研究其發(fā)生的機(jī)理”，從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)到志愿者招募，再到最終項(xiàng)目結(jié)題，尚鵬及團(tuán)隊(duì)共花費(fèi)1年的時(shí)間，不僅成功改進(jìn)了輪椅，產(chǎn)品也得到了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。隨后，尚鵬又研究了植入人體的骨科關(guān)節(jié)超聲導(dǎo)航，“這個(gè)項(xiàng)目當(dāng)時(shí)有很多人一起參與，所以做得也比較快，在西北大學(xué)臨床醫(yī)院進(jìn)行臨床驗(yàn)證后，由全球最大的骨科及醫(yī)療科技公司之一的美國史賽克公司改進(jìn)并產(chǎn)業(yè)化?！?/p>

2008年離開西北大學(xué)，尚鵬轉(zhuǎn)赴美國耶魯大學(xué)出任項(xiàng)目科學(xué)家。這次他主要研究的是人工椎間盤研發(fā)及在車禍狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)力學(xué)及生物力學(xué)，“美國的車禍率很高，有些接受椎間盤手術(shù)的人也會(huì)駕車，這就要保證植入的椎間盤在遭受車禍等狀態(tài)下的安全性，不能使其危及人體生命，因此就要研究在這種狀態(tài)下的生物力學(xué)和動(dòng)力學(xué)機(jī)理”。當(dāng)時(shí)，尚鵬和團(tuán)隊(duì)使用了大量人體頸部以上部位的標(biāo)本，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上集成50種傳感器后模擬撞車情景，通過高速相機(jī)捕捉動(dòng)態(tài)表現(xiàn)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再分析相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。最后，他們給出了椎間盤在安全狀態(tài)下的數(shù)值范圍，并提供給美國專業(yè)機(jī)構(gòu)制定相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

如今已經(jīng)回國多年的尚鵬，每天仍在緊鑼密鼓地投入各項(xiàng)科研項(xiàng)目。他和團(tuán)隊(duì)，與美國同為世界頂級(jí)的科研團(tuán)隊(duì)通力合作，正致力于研發(fā)出世界上第一顆“生物再生牙”，并培育“生物再生牙”暨頜面醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)鏈，將“生物牙科”產(chǎn)業(yè)發(fā)展從深圳輻射全國，乃至全球。與此同時(shí)，他還正在研發(fā)可降解鎂合金髕骨修復(fù)支架，“我們用鎂合金作為組織工程的支架，再放入骨誘導(dǎo)生長因子作為骨修復(fù)材料，現(xiàn)在已經(jīng)通過3D打印將鎂合金支架打印出來，下一步則需誘導(dǎo)其生長”。據(jù)了解，鎂合金支架自身可以降解，生長因子可以定向分化成骨和軟骨細(xì)胞，將其植入人體后骨組織可一邊生長而支架一邊降解，直至最后成為身體的一部分。不同于目前常見的金屬或聚乙烯植入材料，鎂合金支架更安全、更健康。

對(duì)于今天取得的成績，尚鵬總強(qiáng)調(diào)“科研不是一個(gè)人兩個(gè)人就能完成的，需要大家的分工協(xié)作，只有充分合作才能發(fā)揮最大的價(jià)值”。 一路走來，他以“自強(qiáng)不息，團(tuán)結(jié)合作，厚德載物”作為箴言，在科研的道路上不斷攀巖進(jìn)取，貢獻(xiàn)一己之力回饋社會(huì)。